Física / Electricidad y Magnetismo

Parte 4 ELECTRICIDAD
Y MAGNETISMO 641
23 Campos eléctricos 642
24 Ley de Gauss 673
25 Potencial eléctrico 692
26 Capacitancia y materiales
dieléctricos 722
27 Corriente y resistencia 752
28 Circuitos de corriente directa 775
29 Campos magnéticos 808
30 Fuentes del campo magnético 837
31 Ley de Faraday 867
32 Inductancia 897
33 Circuitos de corriente alterna 923
34 Ondas electromagnéticas 952
Contenido breve
Parte 6 FÍSICA MODERNA 1111
39 Relatividad 1112
40 Introducción a la física
cuántica 1153
41 Mecánica cuántica 1186
42 Física atómica 1215
43 Moléculas y sólidos 1257
44 Estructura nuclear 1293
45 Aplicaciones de la física
nuclear 1329
46 Física de las partículas
y cosmología 1357
Apéndices A-1
Respuestas a problemas
con número impar A-25
Índice I-1
Cortesía de Henry Leap y Jim Lehman.
Parte 5 LUZ Y ÓPTICA 977
35 Naturaleza de la luz y leyes de óptica
geométrica 978
36 Formación de las imágenes 1008
37 Interferencia de ondas de luz 1051
38 Patrones de difracción
y polarización 1077
© Thomson Learning/Charles D. Winters.
Jhon W. Jewett, Jr.


ix
Acerca de los autores xiii
Prefacio xiv
Al estudiante xv
PARTE 4 ELECTRICIDAD
Y MAGNETISMO 641
Capítulo 23 Campos eléctricos 642
23.1 Propiedades de las cargas eléctricas 642
23.2 Objetos de carga mediante
inducción 644
23.3 Ley de Coulomb 645
23.4 El campo eléctrico 651
23.5 Campo eléctrico de una distribución de carga
continua 654
23.6 Líneas de campo eléctrico 659
23.7 Movimiento de partículas cargadas en un
campo eléctrico uniforme 661
Capítulo 24 Ley de Gauss 673
24.1 Flujo eléctrico 673
24.2 Ley de Gauss 676
24.3 Aplicación de la ley de Gauss a varias
distribuciones de carga 678
24.4 Conductores en equilibrio electrostático 682
Capítulo 25 Potencial eléctrico 692
25.1 Diferencia de potencial y potencial
eléctrico 692
25.2 Diferencias de potencial en un campo eléctrico
uniforme 694
25.3 Potencial eléctrico y energía potencial a causa
de cargas puntuales 697
25.4 Obtención del valor del campo eléctrico a
partir del potencial eléctrico 701
25.5 Potencial eléctrico debido a distribuciones
de carga continuas 703
25.6 Potencial eléctrico a causa de un conductor
con carga 707
25.7 El experimento de la gota de aceite de
Millikan 709
25.8 Aplicaciones de la electrostática 710
Capítulo 26 Capacitancia y materiales
dieléctricos 722
26.1 Definición de capacitancia 722
26.2 Cálculo de la capacitancia 724
26.3 Combinaciones de capacitores 727
26.4 Energía almacenada en un capacitor
con carga 731
26.5 Capacitores con material dieléctrico 735
26.6 Dipolo eléctrico en un campo eléctrico 738
26.7 Descripción atómica de los materiales
dieléctricos 740
Capítulo 27 Corriente y resistencia 752
27.1 Corriente eléctrica 752
27.2 Resistencia 756
27.3 Modelo de conducción eléctrica 760
27.4 Resistencia y temperatura 762
27.5 Superconductores 762
27.6 Potencia eléctrica 763
Capítulo 28 Circuitos de corriente directa 775
28.1 Fuerza electromotriz 775
28.2 Resistores en serie y en paralelo 778
28.3 Leyes de Kirchhoff 785
28.4 Circuitos RC 788
28.5 Medidores eléctricos 794
28.6 Cableado doméstico y seguridad eléctrica 796
Capítulo 29 Campos magnéticos 808
29.1 Campos y fuerzas magnéticas 809
29.2 Movimiento de una partícula con carga
en un campo magnético uniforme 813
29.3 Aplicaciones del movimiento de partículas
con carga en un campo magnético 816
29.4 Fuerza magnética que actúa sobre un
conductor que transporta corriente 819
29.5 Momento de torsión sobre una espira
de corriente en un campo magnético
uniforme 821
29.6 El efecto Hall 825
Capítulo 30 Fuentes del campo magnético 837
30.1 Ley de Biot-Savart 837
30.2 Fuerza magnética entre dos conductores
paralelos 842
30.3 Ley de Ampère 844
30.4 Campo magnético de un solenoide 848
30.5 Ley de Gauss en el magnetismo 850
30.6 Magnetismo en la materia 852
30.7 Campo magnético de la Tierra 855
Capítulo 31 Ley de Faraday 867
31.1 Leyes de inducción de Faraday 867
31.2 Fem de movimiento 871
31.3 Ley de Lenz 876
31.4 Fem inducida y campos eléctricos 878
31.5 Generadores y motores 880
31.6 Corrientes de Eddy 884
Contenido
© Thomson Learning/Charles D. Winters

Capítulo 32 Inductancia 897
32.1 Autoinducción e inductancia 897
32.2 Circuitos RL 900
32.3 Energía en un campo magnético 903
32.4 Inductancia mutua 906
32.5 Oscilaciones en un circuito LC 907
32.6 Circuito RLC 911
Capítulo 33 Circuitos de corriente alterna 923
33.1 Fuentes de CA 923
33.2 Resistores en un circuito de CA 924
33.3 Inductores en un circuito de CA 927
33.4 Condensadores en un circuito de CA 929
33.5 Circuito RLC en serie 932
33.6 Potencia en un circuito de CA 935
33.7 Resonancia en un circuito RLC en serie 937
33.8 El transformador y la transmisión
de potencia 939
33.9 Rectificadores y filtros 942
Capítulo 34 Ondas electromagnéticas 952
34.1 Corriente de desplazamiento y la forma general
de la ley de Ampère 953
34.2 Ecuaciones de Maxwell y los descubrimientos
de Hertz 955
34.3 Ondas electromagnéticas planas 957
34.4 Energía transportada por ondas
electromagnéticas 961
34.5 Cantidad de movimiento y presión
de radiación 963
34.6 Producción de ondas electromagnéticas
por una antena 965
34.7 El espectro de las ondas
electromagnéticas 966
PARTE 5 LUZ Y ÓPTICA 977
Capítulo 35 Naturaleza de la luz y leyes de óptica
geométrica 978
35.1 Naturaleza de la luz 978
35.2 Mediciones de la rapidez de la luz 979
35.3 Aproximación de un rayo en óptica
geométrica 981
35.4 La onda bajo reflexión 981
35.5 La onda bajo refracción 985
35.6 Principio de Huygens 990
35.7 Dispersión 992
35.8 Reflexión interna total 993
Capítulo 36 Formación de las imágenes 1008
36.1 Imágenes formadas por espejos planos 1008
36.2 Imágenes formadas por espejos esféricos 1010
36.3 Imágenes formadas por refracción 1017
36.4 Lentes delgadas 1021
36.5 Aberraciones de las lentes 1030
36.6 La cámara fotográfica 1031
36.7 El ojo humano 1033
36.8 La lupa simple 1035
36.9 El microscopio compuesto 1037
36.10 El telescopio 1038
Capítulo 37 Interferencia de ondas de luz 1051
37.1 Condiciones para la interferencia 1051
37.2 Experimento de doble ranura de Young 1052
37.3 Ondas luminosas en interferencia 1054
37.4 Distribución de intensidad de la configuración
de interferencia de doble ranura 1056
37.5 Cambio de fase debido a reflexión 1059
37.6 Interferencia en películas delgadas 1060
37.7 El interferómetro de Michelson 1064
Capítulo 38 Patrones de difracción
y polarización 1077
38.1 Introducción a los patrones de
difracción 1077
38.2 Patrones de difracción provenientes de rendijas
angostas 1078
38.3 Resolución de una sola rendija
y aberturas circulares 1083
38.4 Rejilla de difracción 1086
38.5 Difracción de los rayos X mediante
cristales 1091
38.6 Polarización de las ondas luminosas 1093
PARTE 6 FÍSICA MODERNA 1111
Capítulo 39 Relatividad 1112
39.1 Principio galileano de la relatividad 1113
39.2 Experimento de Michelson–Morley 1116
39.3 Principio de la relatividad de Einstein 1118
39.4 Consecuencias de la teoría especial de la
relatividad 1119
39.5 Ecuaciones de transformación de Lorentz 1130
39.6 Ecuaciones de transformación de velocidad
de Lorentz 1131
39.7 Movimiento lineal relativista 1134
39.8 Energía relativista 1135
39.9 Masa y energía 1139
39.10 Teoría general de la relatividad 1140
x Contenido
© Thomson Learning/Charles D. Winters

Contenido xi
Capítulo 40 Introducción a la física
cuántica 1153
40.1 Radiación de cuerpo negro e hipótesis de
Planck 1154
40.2 Efecto fotoeléctrico 1160
40.3 Efecto Compton 1165
40.4 Fotones y ondas electromagnéticas 1167
40.5 Propiedades ondulatorias de las
partículas 1168
40.6 Partícula cuántica 1171
40.7 Revisión del experimento de doble
rejilla 1174
40.8 El principio de incertidumbre 1175
Capítulo 41 Mecánica cuántica 1186
41.1 Interpretación de la mecánica cuántica 1186
41.2 La partícula cuántica bajo condiciones
frontera 1191
41.3 La ecuación de Schrödinger 1196
41.4 Una partícula en un pozo de altura finita 1198
41.5 Efecto túnel a través de una barrera de energía
potencial 1200
41.6 Aplicaciones del efecto túnel 1202
41.7 El oscilador armónico simple 1205
Capítulo 42 Física atómica 1215
42.1 Espectros atómicos de los gases 1216
42.2 Los primeros modelos del átomo 1218
42.3 Modelo de Bohr del átomo de
hidrógeno 1219
42.4 Modelo cuántico del átomo de
hidrógeno 1224
42.5 Las funciones de onda para el hidrógeno 1227
42.6 Interpretación física de los números
cuánticos 1230
42.7 El principio de exclusión y la tabla
periódica 1237
42.8 Más sobre los espectros atómicos: el visible
y el rayo X 1241
42.9 Transiciones espontáneas y estimuladas 1244
42.10 Láser 1245
Capítulo 43 Moléculas y sólidos 1257
43.1 Enlaces moleculares 1258
43.2 Estados de energía y espectros de
moléculas 1261
43.3 Enlaces en sólidos 1268
43.4 Teoría de electrones libres en metales 1270
43.5 Teoría de banda en sólidos 1274
43.6 Conducción eléctrica en metales, aislantes y
semiconductores 1276
43.7 Dispositivos semiconductores 1279
43.8 Superconductividad 1283
Capítulo 44 Estructura nuclear 1293
44.1 Algunas propiedades de los núcleos 1294
44.2 Energía de enlace nuclear 1299
44.3 Modelos nucleares 1300
44.4 Radiactividad 1304
44.5 Los procesos de decaimiento 1308
44.6 Radiactividad natural 1317
44.7 Reacciones nucleares 1318
44.8 Resonancia magnética nuclear y formación
de imágenes por resonancia magnética 1319
Capítulo 45 Aplicaciones de la física
nuclear 1329
45.1 Interacciones donde intervienen
neutrones 1329
45.2 Fisión nuclear 1330
45.3 Reactores nucleares 1332
45.4 Fusión nuclear 1335
45.5 Daño por radiación 1342
45.6 Detectores de radiación 1344
45.7 Usos de la radiación 1347
Capítulo 46 Física de las partículas
y cosmología 1357
46.1 Fuerzas fundamentales en la naturaleza 1358
46.2 Positrones y otras antipartículas 1358
46.3 Mesones y el principio de la física de las
partículas 1361
46.4 Clasificación de las partículas 1363
46.5 Leyes de conservación 1365
46.6 Partículas extrañas y extrañeza 1369
46.7 Determinación de patrones en las
partículas 1370
46.8 Quarks 1372
46.9 Quarks multicolor 1375
46.10 El modelo estándar 1377
46.11 La conexión cósmica 1378
46.12 Problemas y perspectivas 1383
Apéndice A Tablas A–1
Tabla A.1 Factores de conversión A-1
Tabla A.2 Símbolos, dimensiones y unidades
de cantidades físicas A-3
© Thomson Learning/Charles D. Winters

Apéndice B Repaso matemático A-4
B.1 Notación científica A-4
B.2 Álgebra A-5
B.3 Geometría A-9
B.4 Trigonometría A-10
B.5 Series de expansión A-12
B.6 Cálculo diferencial A-13
B.7 Cálculo integral A-16
B.8 Propagación de incertidumbre A-20
Apéndice C Tabla periódica de los
elementos A-22
Apéndice D Unidades del SI A-24
D.1 Unidades del SI A-24
D.2 Algunas unidades del SI derivadas A-24
Respuestas a problemas con número
impar A-25
Índice I-1

Nueva edición de la ya conocida obra de Raymond A. Serway y John W. Jewett Jr. Esta séptima edición además de conservar la gran capacidad didáctica que la ha caracterizado cuenta con el soporte de herramientas tecnológicas que proveen de más apoyo al usuario durante el desarrollo del curso.Características El capítulo 12 es más extenso que en la edición anterior debido a que se incorporan los temas de Corrientes de desplazamiento y Ecuaciones de Maxwell que se abordaban en otros capítulos. Aproximadamente el 23% de los problemas son nuevos. Se mantiene la sección ¿Qué pasaría si en los ejemplos resueltos para ofrecer una variación al ejemplo que estimule la capacidad de razonamiento del estudiante.Estas características entre muchas otras que descubrirá al interior del texto aunadas al lenguaje claro y accesible con el que desarrolla los temas lo harán sin duda alguna su libro de electricidad y magnetismo favorito; tanto si usted es docente como si es estudiante de alguna licenciatura en el área de ingeniería ó ciencias.

Ingeniería Ambiental